專題2細(xì)胞工程 2 2 1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù) 1 簡(jiǎn)述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程 條件及應(yīng)用 2 簡(jiǎn)述通過動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過程及應(yīng)用前景 以 人耳鼠 為背景材料 設(shè)計(jì)問題 導(dǎo)入新課 首先直接闡明動(dòng)物細(xì)胞工程的四個(gè)常用技術(shù)手段 指出動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ) 進(jìn)入動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的學(xué)習(xí) 結(jié)合形象的圖片 講述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)和原代培養(yǎng)以及傳代培養(yǎng)的比較 使內(nèi)容呈現(xiàn)更為清晰明了 接著由克隆羊引入核移植和克隆動(dòng)物 講解提核移植的原理和結(jié)果 利用圖示講解核移植的過程和體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題 先講解動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)過程 再通過列表比較植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 來(lái)加深學(xué)生對(duì)二者在區(qū)別上的理解 對(duì)于核移植這一內(nèi)容 先通過圖示配以文字對(duì)其過程進(jìn)行講解 然后對(duì)常考知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié) 再通過對(duì)應(yīng)習(xí)題 來(lái)提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況 從而突破本節(jié)的難點(diǎn)和重點(diǎn) 人耳鼠培養(yǎng)過程簡(jiǎn)介 1 人耳鼠的培育屬于哪個(gè)范疇的生物技術(shù) 2 人耳鼠的培養(yǎng)過程利用了什么技術(shù)手段 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞融合 單克隆抗體技術(shù) 動(dòng)物細(xì)胞核移植 動(dòng)物細(xì)胞工程常用技術(shù) 其它動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ) 一 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用和概念 1 概念 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物有機(jī)體中取出相關(guān)的組織 將它分散成單個(gè)細(xì)胞 然后 放在適宜的培養(yǎng)基中 讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖 2 原理 細(xì)胞增殖 動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織 器官 細(xì)胞懸液 10代細(xì)胞 傳代培養(yǎng) 無(wú)限傳代 單個(gè)細(xì)胞 加培養(yǎng)液 細(xì)胞株 細(xì)胞系 剪碎 用胰蛋白酶處理 或膠原蛋白酶 細(xì)胞貼壁 出現(xiàn)接觸抑制 用胰蛋白酶處理分瓶傳代培養(yǎng) 50代細(xì)胞 3 過程 強(qiáng)調(diào)一 細(xì)胞貼壁過程 細(xì)胞貼壁 在培養(yǎng)瓶懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上 稱為細(xì)胞貼壁 培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿壁要求 表面光滑 無(wú)毒 易于貼附 當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí) 細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖 這稱為細(xì)胞的接觸抑制 強(qiáng)調(diào)二 接觸抑制 因此 瓶壁上的細(xì)胞層數(shù)是一層 或單層 3 原代培養(yǎng) 動(dòng)物組織消化后的初次培養(yǎng) 分瓶之前 貼滿瓶壁的細(xì)胞要重新用胰蛋白酶處理 然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng) 這個(gè)過程稱傳代培養(yǎng) 分瓶培養(yǎng)的過程 4 傳代培養(yǎng) 5 細(xì)胞株 原代細(xì)胞一般傳至10代左右細(xì)胞生長(zhǎng)停滯 大部分細(xì)胞衰老死亡 少數(shù)細(xì)胞存活到50代這種傳代細(xì)胞為細(xì)胞株 6 細(xì)胞系 50代以后大部分死亡 部分細(xì)胞細(xì)胞核型 遺傳物質(zhì) 發(fā)生變化 獲得不死性 朝著等同于癌細(xì)胞的方向發(fā)展 無(wú)限繁殖 9 目前使用的或冷凍保存的正常細(xì)胞通常在10代以內(nèi)的原因 以保持正常二倍體核型 或10代以內(nèi)的細(xì)胞遺傳物質(zhì)不改變 7 選動(dòng)物胚胎或幼齡個(gè)體的器官或組織做動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)材料的原因 因?yàn)槠浼?xì)胞生命力旺盛 分裂能力強(qiáng) 分化程度低 8 用胰蛋白酶處理的原因 解除由于接觸抑制對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的抑制 4 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件 1 無(wú)菌無(wú)毒的環(huán)境 適宜的溫度 人和哺乳動(dòng)物細(xì)胞最適溫度為36 5 0 5 適宜的酸堿度 pH 7 2 7 4 液體合成培養(yǎng)基 葡萄糖 氨基酸 促生長(zhǎng)因子 水 無(wú)機(jī)鹽 微量元素 等 通常還需加入血漿 血清等天然成分 4 氣體環(huán)境 2 營(yíng)養(yǎng) 3 溫度和pH 95 空氣 5 CO2 的混合氣體培養(yǎng)箱 對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具無(wú)菌處理 培養(yǎng)液中添加抗生素防止培養(yǎng)過程中污染 定期更換培養(yǎng)液以清除代謝產(chǎn)物 防止對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞造成危害 補(bǔ)充培養(yǎng)基中缺乏的成分 O2用于細(xì)胞呼吸 CO2維持培養(yǎng)液的pH 無(wú)菌操作 培養(yǎng)箱 培養(yǎng)器皿 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)表面為什么要光滑 無(wú)毒 5 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 1 蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)如病毒疫苗 干擾素 單克隆抗體 2 應(yīng)用于基因工程主要用于作為受體細(xì)胞 3 檢測(cè)有毒物質(zhì) 判斷某種物質(zhì)的毒性 4 細(xì)胞的生理 藥理 病理研究如用于篩選抗癌藥物 獲得細(xì)胞 細(xì)胞的全能性 細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)品 新的個(gè)體或細(xì)胞產(chǎn)品 培養(yǎng)結(jié)果 或細(xì)胞產(chǎn)物 快速繁殖 培育無(wú)病毒植株等 培養(yǎng)目的 葡萄糖 動(dòng)物血清 促生長(zhǎng)因子 蔗糖 植物激素 培養(yǎng)基特有成分 液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基 培養(yǎng)基性質(zhì) 細(xì)胞增殖 原理 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng) 比較項(xiàng)目 植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 二 動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物 1 概念 動(dòng)物核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核 移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中 使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎 這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體 4 分類 胚胎核移植 體細(xì)胞核移植 胚胎細(xì)胞分化程度低 恢復(fù)其全能性相對(duì)容易 動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高 恢復(fù)其全能性十分困難 3 原理 動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性 1 動(dòng)物核移植 2 結(jié)果 得到克隆動(dòng)物 用核移植的方法得到的動(dòng)物 供體體細(xì)胞 供核 細(xì)胞培養(yǎng) 體細(xì)胞 卵巢卵母細(xì)胞 供質(zhì) 去核 無(wú)核卵母細(xì)胞 注入 細(xì)胞融合 重組細(xì)胞 構(gòu)建重組胚胎 胚胎移植 代孕母體 生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個(gè)體 歸納 共分成兩大階段 核移植和胚胎移植 你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物 是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100 的復(fù)制嗎 為什么 絕大部分DNA來(lái)自于供體細(xì)胞核 但其核外還有少量的DNA 即線粒體中的DNA是來(lái)自于受體卵母細(xì)胞 克隆動(dòng)物的性別取決于 思考 2 體細(xì)胞核移植過程 M 中期 供核個(gè)體 1 供體 注入去核卵母細(xì)胞中的不是供體細(xì)胞核 而是體細(xì)胞 2 受體 受體細(xì)胞為減數(shù)第二次分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞 3 常用的去核方法 顯微操作法 4 重組細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體 體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性 而非動(dòng)物細(xì)胞的全能性 5 若把體細(xì)胞的細(xì)胞核注入到無(wú)核卵母細(xì)胞 則稱之為核移植 6 用卵母細(xì)胞做受體細(xì)胞原因 a 卵母細(xì)胞體積大 便于操作 b 卵黃多 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富 c 易激發(fā)細(xì)胞核全能性的表達(dá) 7 克隆屬于無(wú)性繁殖 產(chǎn)生新個(gè)體的性別 絕大多數(shù)性狀與供核親本一致 8 誘導(dǎo)融合方法 物理法 電脈沖 化學(xué)法 鈣離子載體 乙醇 蛋白酶合成抑制劑等處理 9 應(yīng)用的技術(shù) 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) 細(xì)胞核移植技術(shù) 胚胎移植技術(shù) 試管動(dòng)物 嬰兒 培養(yǎng)過程 受精卵 1 寫出AB所代表細(xì)胞工程名稱 a表示 b表示 2 實(shí)施細(xì)胞工程時(shí) 所需受體細(xì)胞大多采用卵母細(xì)胞的原因 體積大 易操作 含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件 3 多利面部毛色是 根據(jù)遺傳學(xué)原理說明判斷依據(jù) 4 若黑面綿羊的基因型為AA 白面綿羊的基因型為aa 則克隆羊的基因型為 核移植 胚胎移植 白色 多利全部的核基因都來(lái)自白面綿羊 aa 3 體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景 1 加速家畜遺傳改良的進(jìn)程 2 保護(hù)瀕危物種 3 生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì) 4 轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為異種移植的供體 5 人核移植胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化后提供組織 器官用于移植 6 研究克隆動(dòng)物和克隆細(xì)胞 可使人類更深入了解胚胎發(fā)育及衰老過程 7 用克隆動(dòng)物做疾病模型 4 體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題 1 成功率比較低 2 克隆技術(shù)有待改進(jìn) 3 大多存在健康問題 許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷 如體型過大 異常肥胖 發(fā)育困難 免疫失調(diào)等 4 克隆動(dòng)物食品安全存有爭(zhēng)議